Matalapaineisen höyryturbiinin viimeisen vaiheen siipien vauriot ja käsittelyt

1. Turbiinien siipien työympäristön ominaisuudet

Höyryturbiinien siipien työympäristö on erittäin monimutkainen ja ankara. Tarkemmin sanottuna ne voidaan jakaa kolmeen osaan: korkea-, keski- ja matalapaineosiin. Verrattuna korkean ja keskipaineisen osan siipiin, matalapaineisen höyryturbiinin matalapaineosan viimeisten siipien työoloilla on seuraavat ominaisuudet: matalapaineisen osan viimeisessä vaiheessa oleva höyrynpaine on alhaisempi kuin ilmakehän paine, höyryn tilavuusvirtausnopeus kasvaa merkittävästi ja virtaus on monimutkainen; matalapaineosan viimeisen vaiheen höyryllä on korkea kosteuspitoisuus ja höyryssä olevat vesipisarat vaikuttavat merkittävästi teriin; kun höyryturbiini käy vaihtelevissa olosuhteissa, matalapaineosan viimeisen siiven työtila muuttuu eniten, mikä vaikuttaa vakavasti sen lujuuteen ja tärinään; matalapaineosan viimeinen terä on muita teriä pidempi ja lujuusolosuhteet ovat tiukemmat.

Nämä ominaisuudet edellyttävät, että matalapaineisen osan viimeisen vaiheen siipien suunnittelua tulee harkita kattavammin ja huolellisemmin matalapaineisten höyryturbiinien suunnittelu- ja valmistusprosessissa. Yleisesti ottaen matalapaineosan viimeisen vaiheen terien suunnittelu vaatii kehittyneempiä analyysiohjelmia, enemmän laskelmia ja monimutkaisempia rakennesuunnitelmia kuin muiden terien suunnittelu. Valmistus on vaikeampaa, kuten: terien sähkökipinä- ja liekkisammutus- ja suurtaajuussammutusvahvistus, lämpösumutus, laserpinnoitus, paikallislaserpintakarkaisu, reunainlayeraus jne. Tästä huolimatta viimeisen vaiheen terien vaurioita sattuu aina silloin tällöin.

2 Viimeisen vaiheen terien vauriomuodot ja syyt matalapaineosassa

Matalapaineosan viimeisen vaiheen terien vaurioille on monia muotoja ja syitä, tärkeimmät ovat: mekaanisten vaurioiden muodot ja syyt; ei-mekaanisten vaurioiden muodot ja syyt.

Mekaaniset vauriot ja syyt: Esimerkiksi vieraat kovat hiukkaset pääsevät turbiiniin ja vaurioittavat siipiä, turbiinin sisällä olevat kiinteät osat putoavat ja vaurioittavat siipiä, roottori ja sylinteri eivät ole kohdakkain tai sylinteri on vääntynyt, jolloin siivet hankaavat höyrytiivistettä vasten ja urit ovat kuluneet siiven vaurioista, jne. viimeiset terät, jotka ovat mekaanisia vaurioita. Tämän tyyppisiä vaurioita voidaan käsitellä eri toimenpitein sen vakavuudesta ja toimintaan kohdistuvasta vaikutuksesta riippuen.

Ei-mekaaniset vauriot ja syyt: terien korroosion aiheuttamat vauriot huonosta höyrynlaadusta; märässä höyryssä olevan nestemäisen veden törmäyksen aiheuttamat vesieroosion aiheuttamat vauriot. Tässä artikkelissa käsitellään pääasiassa kahta ei-mekaanista vauriosyytä ja matalapaineisten osien terien käsittelymenetelmiä: terien huonosta laadusta johtuvan korroosion aiheuttamien vaurioiden analysointia ja käsittelymenetelmiä.

Syyanalyysi: Yleensä matalapaineturbiinin siivet on valmistettu lämmönkestävästä ruostumattomasta teräksestä. Tällä materiaalilla on hyvä korroosionkestävyys, koska sen pinnalle muodostuu tiivis ja vakaa oksidisuojakalvo. Kuitenkin, jos höyry sisältää C02, S02, erityisesti kloridi-ioneja, terän pinnalla oleva suojakalvo syöpyy ja kehittyy nopeasti syvyyteen aiheuttaen terän korroosiota ja terän lujuus heikkenee huomattavasti. Esimerkkinä 2Cr13 ruostumaton teräs, taivutusväsymislujuus ilmassa huoneenlämpötilassa on 390 N/mm2 (loviton näyte, jännitysjakson numero n=5x107, sama alla), ja taivutusväsymislujuus puhtaassa lauhdevedessä on edelleen 275-315N/mm2. Kuitenkin oksidiliuoksessa, jonka NaCl-pitoisuus on >1 %, taivutusväsymislujuus putoaa jyrkästi arvoon 115-135 N/mm2. Vähentynyt väsymislujuus tarkoittaa lyhennettyä käyttöikää. Lopullisten terien instrumentaarisessa tarkastuksessa havaittiin, että matalapaineisten lopputerien korroosiota esiintyi enimmäkseen jokaisessa vaiheessa märkähöyryvyöhykkeellä ja paikallista korroosiota esiintyi usein teräpinnalla hilsekerroksen alla, joka sitten laajeni muodostaen halkeamia. Käytön jatkaminen aiheuttaa terän rikkoutumisen korroosioväsymisen vuoksi. Rikkoutuneiden terien tarkastus ja analysointi instrumenteilla osoitti, että murtuman sedimenttikerros sisälsi klorideja.